与交流伺服驱动一样，交流主轴驱动系统也有模拟式和数字式两种型式，交流主轴驱动系统与直流主轴驱动系统相比，具有如下特点：
① 由于驱动系统必须采用微处理器和现代控制理论进行控制，因此其运行平稳、振动和噪声小。 ② 驱动系统一般都具有再生制动功能，在制动时，即可将能量反馈回电网，起到节能的效果，又可以加快起制动速度。
③ 特别是对于全数字式主轴驱动系统，驱动器可直接使用CNC的数字量输出信号进行控制，不要经过D/A转换，转速控制精度得到了提高。
④ 与数字式交流伺服驱动一样，在数字式主轴驱动系统中，还可采用参数设定方法对系统进行静态调整与动态优化，系统设定灵活、调整准确。
⑤ 由于交流主轴无换向器，主轴通常不需要进行维修。
⑥ 主轴转速的提高不受换向器的限制，最高转速通常比直流主轴更高，可达到数万转。
5.4.2 交流伺服主轴驱动系统常见故障
交流主轴驱动系统按信号形式又可分为交流模拟型主轴驱动单元和交流数字型主轴驱动单元。交流主轴驱动除了有直流主轴驱动同样的过热、过载、转速不正常报警或故障外，还有另外的故障条目，总结如下。 1. 主轴不能转动，且无任何报警显示。产生此故障的可能原因及排除方法见表5-10。
表5-10：主轴不能转动，且无任何报警显示的故障综述
可能原因
机械负载过大 松
主轴中的拉杆未拉紧夹持有的机床会设置敏感元件的反馈信号，重新装夹好刀具或工件 刀具的拉钉(在车床上就是检查次反馈信号是否到位 卡盘未夹紧工件) 系统处在急停状态 机械准备好信号断路 主轴动力线断线 电源缺相
正反转信号同时输入 无正反转信号
没有速度控制信号输出 使能信号没有接通
利用PLC监查功能查看相应信号 号是否发出
测量输出的信号是否正常
通过CRT观察I/O状态，分析机床PLC检查外部启动的条件是否符合 梯形图（或流程图），以确定主轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足；
主轴驱动装置故障 主轴电动机故障
2. 主轴速度指令无效，转速仅有1～2r/min。可能的原因见表5-11。
表5-11: 主轴速度指令无效，转速仅有1～2r/min的故障总数
可能原因 动力线接线错误 检查步骤 排除措施 有条件的话，利用交换法，确定是否有更换主轴驱动装置 故障
更换电动机
系统的主轴信号输出端子
通过PLC监视画面，观察正反转指示信一般为数控装置的输出有问题，排查用万用表测量动力线电压
检查主轴单元的主交流接触器是否吸合 更具实际情况下，松开急停；
排查机械准好信号电路 确保电源输入正常
检查步骤
排除措施
尽量减轻机械负载
主轴与电动机连接皮带过在停机的状态下，查看皮带的松紧程度 调整皮带
检查主轴伺服与电动机之间的UVW连线 确保连线对应 更换相应电路板 CNC模拟量输出（D/A）转用交换法判断是否有故障 换电路故障
CNC速度输出模拟量与驱动测量相应信号，是否有输出且是否正常 更换指令发送口或更换数控装置 器连接不良或断线 主轴驱动器参数设定不当 反馈线连接不正常 反馈信号不正常
3. 速度偏差过大，指的是主轴电机的实际速度与指令速度的误差值超过允许值，一般是启动时电机没有转动或速度上不去。引起此故障的原因见表5-12。
表5-12：速度偏差过大报警综述
可能原因 反馈连线不良 反馈装置故障 动力线连接不正常 动力电压不正常 检查步骤 排除措施 查看驱动器参数，是否正常 查看反馈连线 检查反馈信号的波形 依照说明书，正确设置参数 确保反馈连线正常 调整波形至正确或更换编码器 不启动主轴，用手盘动主轴使主轴电动机以确保反馈连线正确 较快速度转起来，估计电机的实际速度，监更换反馈装置 视反馈的实际转速 用万用表或兆欧表检查电动机或动力线是否正常（包括相序不正常） 确保动力线连接正常 确保动力线电压正常 重新考虑负载条件，减轻负载，调整切削参数 查明制动器为松开的原因 利用交换法，判断是否有故障 改善机械传动系统条件 确保制动电路正常 更换出错单元 机床切削负荷太重，切削条件 恶劣 机械传动系统不良 制动器未松开 驱动器故障 电流调节器控制板故障 电动机故障
4. 过载报警。 削用量过大，频繁正、反转等均可引起过载报警。具体表现为主轴过热、主轴驱动装置显示过电流报警等造成此故障的可能原因见表5-13。
检查方法：
① 若在减速过程中发生，一般是由驱动装置造成的，如交流驱动中的再生回路故障；
② 若在恒转速时产生，可通过观察主轴由停车过程中是否有噪声和振动来区别，如存在，则主轴机械部分有问题；
③ 检查振动周期是否与转速有关，如无关，一般是主轴驱动装置未调整好；如有关系，应检查主轴机械部分是否良好，测速装置是否不良。 造成这类故障的原因见表5-14。
表5-14：主轴振动或噪声过大的故障综述
故障部位 可能原因 检查步骤 排除措施 确保电源正确 电气部分故障 系统电源缺相、相序不正确或电压不测量输入的系统电源 正常 反馈不正确 测量反馈信号 确保接线正确，且反馈装置正常 根据参数说明书，设置好相关参数 驱动器异常，如：增益调整电路或颤 动调整电路的调整不当 三相输入的相序不对 机械部分故障 主轴负荷过大 润滑不良 用万用表测量输入电源 是否缺润滑油， 是否润滑电路或电机故障， 是否润滑漏油 主轴与主轴电动机的连接皮带过紧 确保电源正确 重新考虑负载条件，减轻负载 加注润滑油 检修润滑电路 更换润滑导油管 在停机的情况下，检查皮带松紧程调整皮带的连接 度 轴承故障、主轴和主轴电动机之间离目测，可判断这个机械连接是否正调整轴承， 合器故障 轴承拉毛或损坏 齿轮有严重损伤 常 可拆开相关机械结构后目测 更换轴承 更换齿轮 主轴部件上动平衡不好（丛最高速度当主轴电机最高速度时，关掉电源，校核主轴部件上的动平衡条件，调向下时发生次此故障） 轴承预紧力不够或预紧螺钉松动 游隙过大或齿轮啮合间隙过大
例：配套某系统的数控车床，在加工过程中，发现在端面加工时，表面出现周期性波纹。
故障分析与处理过程：数控车床端面加工时，表面出现振纹的原因很多，在机械方面如：刀具、丝杠、主轴等部件的安装不良、机床的精度不足等等都可能产生以上问题。
但该机床为周期性出现，且有一定规律，根据通常的情况，应与主轴的位置监测系统有关，但仔细检查机床主轴各部分，却未发现任何不良。
仔细观察振纹与X轴的丝杠螺距相对应，因此维修时再次针对X轴进行了检查。
检查该机床的机械传动装置，其结构是伺服与滚珠丝杠间通过齿形带进行联接，位置反馈编码器采用的是分离型布置。
检查发现X轴的分离式编码器安装位置与丝杠不同心，存在偏心，即：编码器轴心线与丝杠中心不在同一直线上，从而造成了X轴移动过程中的编码器的旋转不均匀，反映到加工中，则出现周期性波纹。 重新安装、调整编码器后，机床恢复正常。
6. 直流侧保险丝熔断报警。三相220V交流电经整流桥整流到直流300V，经过一个保险后给晶体管模块，控制板检测此保险两端的电压，如果太大，则产生比报警。产生此报警的原因可能见表5-15。
表5-15：直流侧保险丝熔断报警综述
可能原因 保险已经断开 检查步骤 用万用表检查直流保险是否断开 排除措施 确保保险在可工作状态 惯性运转时是否仍有声音 整机械部分 调紧预紧螺钉 调整机床间隙，
连线不良 检查主控制板与主轴单元的连接插确保连线正常 座是否紧合 电动机电枢线短路 电动机电枢绕组短路或局部短路 电动机电枢线对地短路 输入电源存在缺相
用万用表测量各输出线，测量是否确保没有短路现象 短路 用万用表测量电压 确保电源正常 7. 主轴在加/减速时工作不正常。其可能原因见表5-16。
可能原因 检查步骤 排除措施 正确设置参数 电动机加/减速电流预先设定、调整查看相关参数项是否正常 不当 加/减速回路时间常数设定不当 反馈信号不良 在可以在不通电的情况下，移交快如果反馈装置故障，则更换反馈装速速度，手转动主轴，测量反馈信置；如果反馈回路故障（如接线错号，是否与主轴转动的速度成比例 误），则排查相应故障 电动机/负载间的惯量不匹配 机械传动系统不良
重新校核负载， 8. 外界干扰，主轴转速会出现随机和无规律性的波动。具体情况见表5-17。
表5-17：主轴转速出现随机和无规律性的波动的故障综述
可能原因 屏蔽和接地措施不良 检查步骤 排除措施 处理好接地，做好屏蔽处理 主轴转速指令信号受到干测量输出信号是否与转速对应的模拟电压匹加抗干扰的磁环 扰 反馈信号受到干扰 配 测量反馈信号是否与输出信号是否匹配 加抗干扰的磁环 9. 主轴不能进行变速。可能的原因见表5-18。
表5-18：主轴不能进行变速的故障综述
可能原因 CNC参数设置不当 加工程序编程错误 检查步骤 检查有关主轴的参数 检查加工程序 排除措施 依照参数说明书，正确设置参数 正确使用控制主轴的M03、M04，S指令 D/A转换电路故障 用交换法判断是否有故障 更换相应电路板 主轴驱动器速度模拟量输入电路故测量相应信号，是否有输出且是更换指令发送口或更换数控装置 障
例：一台配套某系统的立式加工中心，主轴在低速时（低于120r/min）时，S指令无效，主轴固定以120r/min转速运转。
分析与处理过程：由于主轴在低速时固定以120r/min转速运转，可能的原因是主轴驱动器有120r/min的转速模拟量输入，或是主轴驱动器控制电路存在不良。
为了判定故障原因，检查CNC内部S代码信号状态，发现它与S指令值一一对应；但测量主轴驱动器的数模转换输出（测两端CH2），发现即使是在S为0时，D/A转换器虽然无数字输入信号，但其输出仍然为0.5V左右的电压。
否正常
由于本机床的最高转速为2250r/min，对照下表看出，当D/A转换器输出0.5V左右时，转速应为120r/min左右，因此可以判定故障原因是D/A转换器（型号：DAC80）损坏引起的。 更换同型号的集成电路后，机床恢复正常。 指令、电压、转速对应表
二进制转速指令 S模拟输出/V 转速/（r/min） 0000 0000 0000 0000 0101 1011 0000 1011 0110 1111 1111 1111
又例：配套某系统的数控车床，使用安川变频器作为主轴驱动装置，当输入指令S**M03后，主轴旋转，但转速不能改变。
分析与处理过程：由于该机床主轴采用的是变频器调速，在自动方式下运行时，主轴转速是通过系统输出的模拟电压控制的。利用万用表测量变频器的模拟电压输入，发现在不同转速下，模拟电压有变化，说明CNC工作正常。
进一步检查主轴的方向输入信号正确，因此初步判定故障原因是变频器的参数设定不当或外部信号不正确所引起的。经检查变频器参数设定，发现参数设定正确；检查外部控制信号，发现在主轴正传时，变频器的多级固定速度控制输入信号中有一个被固定为“1”，断开此信号后，主轴恢复正常。
10. 螺纹或攻丝加工出现“乱牙”故障。数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与Z轴进给之间进行插补，“乱牙”是由于主轴与Z轴进给不能实现同步引起的。主轴的角位移是通过主轴编码器进行测量的。一般螺纹加工时，系统进行的是主轴每转进给动作，要执行每转进给的指令，主轴必须有每转一个脉冲的反馈信号。
检查故障的具体步骤可分为：
① 一般来说根据CRT画面有报警显示确认是“乱牙现象”（具体报警为：主轴转速与进给不匹配）； ② 通过CRT调用机床数据或I/O状态，观察编码器的信号状态； ③ 用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序，观察故障是否消失。 可能原因及排除措施见下表5-19：
可能原因 检查步骤 排除措施 0 0.222 0.444 9.999 0 50 100 2250 主轴编码器“零位脉冲”不良或受到用万用表测量编码器反馈信号，更换编码器 干扰 主轴编码器联轴器松动或断裂 检查是否正常 检查编码器连线 确实反馈回路正常 按上面的“外部干扰”故障处理 编码器信号线接地、屏蔽不良，被 干扰 主轴转速不稳，有抖动 按上面提到的“主轴转速不稳”解决 加工程序有问题如：主轴转速尚未空运行程序，判断是否有此现象修改加工程序如：在用（G32）前加稳定，就执行了螺纹加工指令（G32），导致了主轴Z轴进给不能实现同步，造成“乱牙”。 发生 G04延时指令或更改螺纹加工程序的起始点，使其离开工件一段距离，保证在主轴速度稳定后，再开始螺纹加工，即可实现正常的螺纹加工。
例：配套某系统的数控车床，在G32车螺纹时，出现起始段螺纹“乱牙”的故障。